سیگنال بازگشتی چیست؟

سنسور مجاورتی

یکی از متداول ترین سنسورهای مورد استفاده در خطوط تولید، سنسور مجاورتی است.

در این مقاله، به صورت فوق العاده ای با انواع سنسور مجاورتی (القایی و خازنی) آشنا شده و
در مورد نحوه سیم کشی سنسورهای نوع NPN و PNP و روش اتصال آن ها به سایر دستگاه ها یاد می گیرید.

ویدیوها و تصاویر این مقاله به شما کمک می کند که درک مناسبی از این قطعه مهم پیدا کنید.

پس تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

1# سنسور مجاورتی چیست؟

سنسور یا حسگر وسیله برای تشخیص اشیا، وسایل، موقعیت های خاص و حتی افراد است و
برای این کار از ساز و کارهای متفاوتی استفاده می کند.

اما در برخی از موارد لازم است که حسگر بتواند از فاصله دورتر و بدون ایجاد تماس و برخورد فیزیکی با جسم آن را تشخیص دهد که
در این شرایط اهمیت سنسورهای مجاورتی مشخص می شود.

ویدیوی زیر حاوی اطلاعات مفیدی درباره سنسورهای مجاورتی و طرز کار آن هاست.

یک سنسور مجاورتی (Proximity Sensor) که سوئیچ پراکسیمیتی هم نامیده می شود،
توانایی تشخیص اشیای اطراف را بدون ایجاد تماس فیزیکی با آن ها دارد.

در واقع نحوه کار یک سنسور مجاورتی اینگونه است:

• ایجاد میدان، پرتو الکترومغناطیسی (مثل مادون قرمز یا هر پرتو نوری)، پالس صوتی
• انتشار و تابش سیگنال به سمت اجسام
• برخورد سیگنال به جسم هدف و ایجاد تغییر در سیگنال
• دریافت سیگنال بازگشتی ناشی از برخورد پرتو
• بررسی و محاسبه تغییرات در میدان یا سیگنال بازگشتی
• تشخیص اهداف با توجه به ساختار و نوع سنسور

سنسور به نزدیک شدن یک شی به سنسور و حضور آن در نزدیکی خودش پاسخ می دهد.

البته در اکثر موارد حداکثر فاصله ای که شی می تواند از سنسور مجاورتی داشته باشد تا
سنسور بتواند آن را تشخیص دهد، در حدود ۰ تا ۲۰ میلی متر است.

جسم پیدا شده در واقع هدف امواج ارسالی از طرف سنسور مجاورتی است.

2# مزایای سنسور مجاورتی

• سنسورهای مجاورتی قطعات مکانیکی نداشته و برای تشخیص اهداف خود نیازی به ارتباط فیزیکی با آن ها ندارند که
  همین مسئله باعث افزایش عمر مفید و ضریب اطمینان سنسورهای مجاورتی نسبت به دیگر سنسورها می شود.
• قابل اعتماد بودن حتی در محیط های بسیار سخت و خشن (مثلا در محیط های نفتی یا محیط های صحرایی و فضای آزاد)
• نصب و راه اندازی آسان
• قیمت های بسیار مناسب و جذاب (مثلا ارزان تر از سنسورهای نوری)

3# کاربرد سنسور مجاورتی

تا این بخش فهمیدیم سنسور مجاورتی چیست و چه مزایایی دارد.

غالبا از یک سنسور مجاورتی اینطور استفاده می شود که
سنسور قسمت پایانی یک ماشین یا یک دستگاه را تشخیص داده و
سپس سیگنالی را به خروجی ارسال می کند.
به واسطه سیگنال ارسالی، یک وسیله یا یک ماشین دیگر به حرکت در آمده و
برنامه ای را که ما برای آن تنظیم کرده ایم، اجرا می شود.

در همین رابطه با برخی از مهمترین کاربردهای این سنسورها آشنا می شویم:

• استفاده از سنسور مجاورتی تنظیم شده در محدوده های کوتاه، به جای سوئیچ لمسی
• استفاده در کاربردهای صنعتی مثل: کارخانه ها، صنایع خودروسازی، تولیدی، صنایع غذایی و بازیافت

• کاربرد در وسایل نقلیه برای تشخیص فاصله از دیگر خودروها و اجسام و قابلیت استفاده در سیستم پارک خودکار
• مورد استفاده در گوشی های تلفن همراه به منظور خاموش کردن صفحه نمایش موقع برقراری تماس و نزدیک کردن گوشی به صورت، برای جلوگیری از لمس اشتباه صفحه.
• سیستم هشدار نزدیکی به زمین برای ایمنی هواپیما
• سیستم های نظامی ضد حملات موشکی
• اندازه گیری میزان چرخش شفت در موتورهای دوار (مورد استفاده در کارخانه های تولیدی و …)
• شیرهای اتوماتیک (Automatic faucets)
• ماشین های کارواش

4# انواع سنسورهای مجاورتی

با فهمیدن این مطلب که سنسور مجاورتی چیست، حالا می خواهیم درباره انواع مختلف این سنسورها که بسته به نوع اهدافشان، در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند یاد بگیریم.

1-4# سنسور القایی (Inductive Proximity Sensor)

• فقط مناسب اهداف فلزی
• استفاده از یک سیم پیچ (نوسان ساز) برای تولید یک میدان الکترومغناطیسی فرکانس بالا
• ارسال و انتشار میدان و برخورد آن با اجسام اطراف
• قرار گرفتن جسم هدف در میدان
• ایجاد میدان الکترومغناطیسی خلاف جهت میدان حسگر ناشی از جریان های ایجاد شده در هدف
• تداخل دو میدان (سنسور و هدف) و کاهش دامنه سیگنال نوسان ساز
• تشخیص میزان تغییرات در سنسور و در نتیجه تشخیص هدف

2-4# سنسور مجاورتی خازنی (Capacitive Proximity Sensor)

• مناسب برای طیف گسترده ای از اهداف فلزی و غیر فلزی مثل: پلاستیک، کاغذ، شیشه، پارچه و مایعات
• دارای عملکردی مشابه حسگرهای القایی و با تفاوت در نوع میدان (ایجاد میدان الکترواستاتیکی توسط دو الکترود)
• نزدیک بودن هدف به سطح حساس حسگر و قرار گرفتن آن در میدان
• تغییر ظرفیت خازن
• ایجاد نوسان توسط نوسان ساز
• خوانده شدن دامنه سیگنال نوسان ساز
• تغییر در خروجی حسگر و تشخیص هدف
• دور شدن هدف و کاهش مقدار دامنه و بازگشت خروجی حسگر به حالت اول

3-4# سنسور مجاورتی التراسونیک (Ultrasound Proximity Sensor)

• اعمال ولتاژ بالا به یک دیسک، نوسان کردن دیسک متناسب با ولتاژ و ایجاد موج های صوتی فرکانس بالا
• استفاده از مبدل پیزوالکتریکی برای ارسال و دریافت سیگنال های صوتی با فرکانس بالا
• قرار گرفتن جسم هدف در محیط سیگنال و برخورد پالس های صوتی به آن
• برگشت سیگنال تغییر کرده به سنسور
• محاسبه طول پالس های برگشتی و مقایسه با مقدار از پیش تعیین شده
• تغییر در خروجی حسگر و تشخیص هدف

4-4# سنسور مجاورتی نوری (Photoelectric Proximity Sensor)

برای اهداف غیر فلزی مثل: پلاستیک و … مناسب اند.
• ایجاد پالس نوری با فرکانس 30-5 کیلو هرتز و در طیف نور مرئی تا مادون قرمز
• غالبا استفاده از نور مادون قرمز (طول موج 880 میلی متر) به دلیل کاهش تداخل با نور محیط
• استفاده از یک پتانسیومتر برای تنظیم میزان حساسیت سنسور
• ارسال پالس نوری و دریافت مجدد آن پس از برخورد با اجسام
• بررسی و محاسبه تغییرات و تشخیص هدف

اگرچه سنسورهای القایی فقط اجسام فلزی را تشخیص می دهند ولی به دلیل اینکه نسبت به اختلالات خارجی (نویز) اثر پذیری پایین تری دارند و
ارزان تر نیز هستند، کاربردهای زیادی در صنعت دارند.

در ادامه به بررسی جزئیات سنسورهای القایی خواهیم پرداخت.

5# عملکرد سنسور مجاورتی القایی

یک سنسور مجاورتی القایی متشکل است از:

یک کویل (سیم پیچ) که اطراف یک هسته فریتی (اکسید آهن) پیچیده شده و در قسمت ابتدایی (head) سنسور قرار دارد.

میدان الکترومغناطیسی نوسانی اطراف این کویل تولید شده و
یک مدار داخلی (electrical circuit) نظاره گر و کنترل کننده بر روی آن اثر می گذارد.

با جا به جایی یک جسم فلزی در اطراف سنسور، یک جریان الکتریکی درون جسم ایجاد می شود.
این جریان منجر به ایجاد یک اثر ترانسفورمری (تبدیل کنندگی) می شود که
بر اثر آن، انرژی درونی کویل کاهش می یابد.

با کاهش نوسانات میدان الکترومغناطیسی، قدرت میدان الکترومغناطیسی نیز کم می شود.
سپس مدار نظاره گر و کنترل کننده کویل، این کاهش نوسانات را احساس کرده و
خروجی خود را سوئیچ می کند.

در نهایت سیگنالی به خروجی ارسال شده و مشاهده شدن یک جسم توسط سنسور را اطلاع می دهد.

به علت قواعد کاری که بر سنسورهای القایی و میدان های الکترومغناطیسی حاکم است،
در محیط های سخت، سنسورهای القایی نسبت سنسورهای نوری، مناسب تر و پرکاربردتر هستند.

به عنوان مثال در محیط های نفتی یا محیط های پر از گرد و غبار، عوامل خارجی تاثیر چندانی بر روی عملکرد این سنسورها ندارد.

1-5# خروجی سنسورهای القایی

امروزه سنسورهای القایی از خروجی ترانزیستوری (NPN یا PNP) بهره مند هستند.

ابن مدل سنسورها بسیار پرکاربرد هستند و احتمالا آن ها را با اسم DC-3 wire (دی سی سه سیمه) می شناسید.

در برخی از این سنسورها، پیکربندی به گونه ای است که
دارای ۲ سیم اتصالی (connections) مثبت و منفی است و DC-2 wire (دی سی دو سیمه) نام دارد.

در این مدل، بار (مصرف کننده) را به هر دو سیم می توانیم متصل کنیم،
ولی در مدل سه سیمه، بار را بایستی مطابق با تصویر زیر، به سنسور وصل کنیم.

2-5# سنسور NO و NC

سنسور مجاورتی را از نظر شرایط کاری به دو گروه تقسیم بندی می کنند.

این دو دسته توصیف کننده شرایط سیگنال خروجی سنسور در هنگام احساس کردن یک شی است که
در حالت High (ولتاژ بالا) باشد یا در حالتی که هیچ شیئی وجود ندارد.

به این معنا که در کدام حالت، سیگنال خروجی ON است.

• Normally open (NO): سیگنال سطح بالا، در هنگام تشخیص دادن اجسام و سیگنال سطح پایین در شرایط عادی و بدون هیچ جسمی.
• Normally closed (NC): سیگنال سطح بالا، در شرایط عادی و بدون هیچ جسمی و سیگنال سطح پایین، در هنگام تشخیص دادن اجسام.

در تصویر زیر یک سنسور مجاورتی دو سیمه با خروجی NO را مشاهده می کند.

همان طور که از اسم این سنسور مشخص است، خروجی این سنسور در حالت عادی نرمالی اُپن یا به اصطلاح باز است،
پس از آنکه جسمی توسط این سنسور تشخیص داده شود، خروجی این سنسور فعال شده و به حالت ON (ولتاژ سطح بالا) در می آید.

با نزدیک شدن به سنسور، لامپ روشن می گردد (مسیر جریان بسته می شود)

در شکل زیر سنسوری با خروجی NC را مشاهده می کنید.

تا زمانی که جسمی (موس) به سنسور نزدیک نشود، خروجی سنسور، با سطح بالای ولتاژ (ON) بوده و
چراغ روشن می ماند؛ به محض آنکه جسمی به سنسور نزدیک شود، خروجی OFF شده و لامپ هم خاموش می شود.

سنسور مجاورتی ای که دارای هر دو مدل خروجی NO و NC باشند را مدل دو حالته یا آنتی ولنت (antivalent) نام دارد.

لازم به تذکر است که برای هر دو نوع سنسورهای خازنی و القایی، حالت های کاری NO و NC وجود دارد.

سنسورهای نشان داده شده در این دو فیلم، از نوع سنسورهای خازنی هستند.

3-5# برد سنسور (sensing distance)

برد سنسور از مهمترین مشخصات در انتخاب یک سنسور پراکسیمیتی است.

باید توجه داشت که سنسور مجاورتی القایی از نظر محورها و
جهت های قابل تشخیص به یک بعدی، دو بعدی و حتی سه بعدی تقسیم بندی می شوند.

بردی که برای سنسورهای مجاورتی در بخش مشخصات سنسور نقل می شود،
بر پایه حرکت دادن یک جسم استاندارد (standard target) در مقابل سنسور است.

این هدف یا شی استاندارد، یک ورق مربعی از جنس فولاد با ضخامت 1mm است که
معمولا یکی شی با رنگ سفید و سیاه و خاکستری مانند است.
(با توجه به استاندارد EN 60947-5-2 مشخص می شود)

توجه داشته باشید که این برد بر اساس حرکت اجسام به صورت مستقیم به طرف سطح سنسور یا عکس آن بوده و
برد سنسور برای اجسامی که به صورت شعاعی حرکت داده می شوند، متفاوت است.

1) عوامل کاهش دهنده برد سنسور

متناسب با فلزی که استفاده می شود، رنج قابل تشخیص توسط سنسور می تواند کمتر از مقدار داده شده باشد.

مطابق با نمودار شکل زیر، برد قابل تشخیص توسط سنسور، برای فلزات مختلف تقریبا کاهش یافته و
کمتر از مقدار محاسبه شده برای فولاد می باشد. ممکن است اطلاعات جزئی تری پیرامون وابستگی نوع فلز و
برد قابل تشخیص توسط سنسور، در قسمت مشخصات فنی (technical information) در دیتاشیت سنسورهای القایی، وجود داشته باشد.

2) تاثیر اندازه و سایز اجسام در برد سنسور

برد قابل تشخیص توسط سنسور، به سایز جسم مورد نظر نیز وابسته است،
(برای اجسام کوچکتر، فاصله قابل تشخیص، کمتر می باشد)
در واقع هرچه ابعاد جسم بزرگتر، تشخیص جسم راحت تر است.

همچنین نوع و ضخامت روکشی که برای سطح جانبی جسم انتخاب شده است،
بر حداکثر مسافتی که برای تشخیص آن جسم می توانیم داشته باشم، اثر گذار است.

3) تاثیر هیسترزیس (Hysteresis) در برد سنسور

در دیتاشیت سنسور ممکن است به عبارت هیستریسز برخورده باشید،
این عبارت به معنای حداکثر خطایی است که در برد سنسور ممکن است وجود داشته باشد.

پردازش سیگنال دیجیتال

جدول 1 : ضرایب رشته های محاسباتی برای k=1,2,4,8 . تمامی زمان های پردازشی نشان داده شده مربوط به k=1 است و نشان دهنده افزایش بیش از حد در زمان محاسبه جفت نمونه ها است .

شکل 1 : دیاگرام نرخ نمونه برداری برای k=1,2,4 . نقاط تو پر نمایش دهنده نمونه برداری با نرخ k=1 است . نقاط تو خالی نمایش دهنده نمونه های اضافی بدست آمده برای k=2,4 است .

بهره پهنای باند

شکل 2 : نمایش فرکانس – زمان سه سیگنال تولید شده برای k=1,2,4 . هر نمودار نرخ نمونه برداری و پهنای باند متفاوتی را نشان می دهد .

نسبت بهره به ضریب پهنای باند سیگنال

جدول 2 : بهره پهنای باند نسبت به تعداد نمونه ورودی تعریف شده توسط k . هر قدر k افزایش یابد مقادیر بیش از حد اضافی محدودیت نمونه برداری را ایجاد می کنند که موجب جلوگیری از مقیاس خطی نرخ نمونه برداری می شود .

تبدیل فوریه گسسته، تبدیل فوریه گسسته بازگشتی تبدیل، تبدیل فوریه گسسته کشویی ، تبدیل فوریه در حال اجرا ، به روز رسانی طیفی

Discrete Fourier transform, Recursive discrete Fourier transform, Sliding discrete Fourier transform, Running Fourier transform, Spectral updating

تبدیل فوریه گسسته (DFT) نقش اساسی برای تحلیل سیگنال بازی می کند . برای مثال یک کاربرد متداول عبارت است از تبدیل فوریه سریع برای محاسبه تجزیه طیف در روش بلوک به بلوک . هر چند استفاده از تکنیک تبدیل فوریه گسسته بازگشتی که به نوبه خود محاسبه وضوح خوب فرکانس زمان را میسر می کند بدست آوردن نمونه به نمونه را فعال می نماید . خروجی طیف موجود در روش نمونه به نمونه با استفاده از ترکیب خصوصیات شیفت زمان فوریه تفاوت بین جدیدترین نمونه ورودی و خروجی در زمان استفاده طول بازه محدود بدست آمده است . همانگونه که با پردازش تاخیر در هر نمونه ورودی بیشترین نرخ نمونه برداری را مشخص خواهد کرد برای حفظ روش نمونه برداری در فرآیند هماهنگ سازی ، محدودیت نمونه برداری بر روی سخت افزار نهایی اجرا می شود . این کار رویکرد بازگشتی را یک قدم به جلوتر می برد و پردازش نمونه های متعدد اکتسابی را در نمونه برداری بیش از حد برای یدست آوردن طیف خروجی میسر می کند . این کار نشان می دهد که محاسبه تجزیه ریز به ریز طیف در هنگام افزایش پهنای سیگنال بازگشتی چیست؟ باند سیگنال قابل استفاده با نرخ نمونه برداری بالاتر امکان پذیر است . نتایج نشان می دهند که پردازش بالا با فاکتور های بهبود یافته پهنای باند سیگنال تا 6.7x با پردازش 8 نمونه در هر تکرار زیر خطی را افزایش می دهد .

تبدیل فوریه گسسته نقشی اساسی برای تحلیل سیگنال بازی می کند . بطور مرسوم نمونه ها در روش بلوک پردازشی بدست می آیند و پردازش می شوند بطوری که تعداد نمونه ها در هر طیف بدست آمده تابعی از تفکیک طیفی مطلوب است . نتیجه ، خروجی تاخیر دار با جزئیات زمان معین توسط کنترل بلوک و نرخ پردازشی است . برای بهبود تفکیک زمان و فرکانس ، ما هم به کنترل و پردازش داده های بلوک در نرخ بالاتر و هم متناوبا استفاده از روش های تبدل فوریه بازگشتی نیاز داریم [1-4] . اتخاذ تکنیک های تبدیل فوریه گسسته متحرک بازگشتی دستیابی نمونه به نمونه قابلیت انعطاف محاسبه تفکیک ریز فرکانس - زمان را میسر می کند . برای دستیابی به طیف خروجی موجود با استفاده از جدیدترین نمونه ورودی به روز رسانی نمونه به نمونه از خصوصیت شیفت زمان فوریه استفاده می کند . برای حفظ روش نمونه برداری در فرآیند همزمان سازی ، محدودیت نمونه برداری بر روی سخت افزار نهایی اجرا می شود . تاخیر در پردازش هر نمونه ورودی بیشترین نرخ نمونه برداری مجاز برای خروجی به روز شده در یک دوره نمونه تکی را مشخص خواهد کرد سیگنال بازگشتی چیست؟ [5] . این کار با نمونه های بدست آمده چند گانه مجاز در نرخ های نمونه برداری بالاتر از نمونه های ورودی تکی همزمان شده است ، هر چند با دستیابی به پردازش همزمان چنین تکنیکی را یک قدم جلوتر می برد (اگرچه با حاشیه) . این مطلب به نوبه خود نشان می دهد که افزایش نرخ نونه برداری با هدف افزایش پهنای باند قابل استفاده سیگنال و همینطور دستیابی به تجزیه ریز زمان – فرکانس امکان پذیر است . بخش 2 درباره DFT بازگشتی صحبت می کند و کار قبلی در زمینه ای شامل تصحیح خطا برای محاسبه بیت محدود را مشخص می کند . بخش 3 درباره استفاده از نمونه های چندگانه برای بروز رسانی طیف و هزینه ها و فواید استفاده از نرخ نمونه برداری بالاتر صحبت می کند .

چکیده انگلیسی

The Discrete Fourier Transform (DFT) has played a fundamental role for signal analysis. A common application is, for example, an FFT to compute a spectral decomposition, in a block by block fashion. However, using a recursive, discrete, Fourier transform technique enables sample-by-sample updating, which, in turn, allows for the computation of a fine time–frequency resolution. An existing spectral output is updated in a sample-by-sample fashion using a combination of the Fourier time shift property and the difference between the most recent input sample and outgoing sample when using a window of finite length. To maintain sampling-to-processing synchronisation, a sampling constraint is enforced on the front–end hardware, as the processing latency per input sample will determine the maximum sampling rate. This work takes the recursive approach one step further, and enables the processing of multiple samples acquired through oversampling, to update the spectral output. This work shows that it is possible to compute a fine-grained spectral decomposition while increasing usable signal bandwidths through higher sampling rates. Results show that processing overhead increases sub-linearly, with signal bandwidth improvement factors of up to 6.7× when processing 8 samples per iteration.

سیگنال نوسان ناقص (Failure Swing)

سیگنال نوسان ناقص، نوع دیگری از سیگنال‌های خرید و فروش است که می‌تواند توسط اندیکاتور RSI تولید گردد. این سیگنال از قدرت و اعتبار بسیار بالاتری نسبت به سیگنال‌های استاندارد RSI برخوردار است و میزان خطای آن نیز به مراتب کمتر است. اگر بخواهیم ساده و سرراست بگوییم سیگنال نوسان ناقص (در حالت صعودی) هنگامی صادر می‌شود که RSI سقف قبلی‌اش را به سمت بالا می‌شکند. و یا در حالت نزولی، سیگنال نوسان ناقص هنگامی تولید می‌شود که RSI کف قبلی‌اش را به سمت پایین می‌شکند. این سیگنال‌ها که در قالب نقاط برک اوت [39] بر روی اندیکاتور به نمایش درآمده‌اند لحظاتی را نشان می‌دهند که قیمت به خوبی شتاب گرفته و روند قدرتمندی در بازار شکل گرفته است.

سیگنال نوسان ناقص(نوع صعودی) : هنگامی که RSI دره‌ای درون ناحیه اشباع فروش بسازد و سپس از ناحیه اشباع خارج گشته و سطح 30% را به سمت بالا قطع کند، اما مجددا بازگشت نموده و این بار بدون این که به درون ناحیه اشباع فروش فرو رود، دره دوم را بالاتر یا مساوی سطح 30% بسازد و سپس صعود خود را ادامه دهد، در این صورت در لحظه‌ای که اندیکاتور از کنار سقف قبلی‌اش به سمت بالا عبور می‌کند یک سیگنال نوسان ناقص (از نوع صعودی) صادر می‌گردد.

اگر این تعریف، پیچیده به نظرتان می‌رسد، شما را مجددا به همان تعریف سرراست اولیه دعوت می‌کنیم که «سیگنال نوسان ناقص را به معنی عبور اندیکاتور از کنار سقف (یا کف) قبلی‌اش تعریف می نمود». درواقع اندیکاتور با شکستن سقف قبلی‌اش نشان می‌دهد که اولا- در تداوم روند صعودی جدید کاملا جدی است. دوما- سیگنال خرید که اخیرا تولید شده از نوع جعلی نبوده و احتمال کاذب بودن سیگنال و نفوذ مجدد به درون ناحیه اشباع از بین خواهد رفت. سوما- با توجه به این که سیگنال نوسان ناقص اغلب در حوالی سطح 50% تولید می‌شود، بنابراین بطور طبیعی از قدرت و اعتبار بیشتری برخوردار خواهد بود.

سیگنال نوسان ناقص یک سیگنال متاخر است، یعنی نسبت به سیگنال خرید اولیه با اندکی تاخیر صادر می‌گردد. ولی در عوض سیگنال نوسان ناقص از قدرت و اعتبار بسیار بیشتری نسبت به سیگنال‌های استاندارد برخوردار می‌باشد. در واقع اعتبار سیگنال‌های نوسان ناقص به قدری زیاد است که به سختی می‌توانید مثال نقض چندانی را از این سیگنال، بر روی نمودارهای واقعی بیابید.

به همین ترتیب می‌توانیم سیگنال نوسان ناقص در حالت نزولی را نیز به سادگی تعریف کنیم. سعی کنید به عنوان تمرین، خودتان ابتدا بدون این به توضیحات بعدی مراجعه کنید، تعریف و نمودار نوسان ناقص را در حالت نزولی در ذهن خود مجسم نمایید، و سپس سیگنال بازگشتی چیست؟ به سراغ ادامه متن بروید.

سیگنال نوسان ناقص(نوع نزولی) : هنگامی که RSI قله‌ای درون ناحیه اشباع خرید بسازد و سپس از ناحیه اشباع خارج گشته و سطح 70% را به سمت پایین قطع کند، اما مجددا بازگشت نموده و بدون این که به درون اشباع خرید وارد شود، قله دوم را پایین‌تر یا مساوی سطح 70% بسازد، و سپس نزول خود را ادامه دهد، در این صورت در لحظه‌ای که اندیکاتور از کنار کف قبلی‌اش به سمت پایین عبور می‌کند یک سیگنال نوسان ناقص (از نوع نزولی) صادر می‌گردد.

سیگنال نوسان ناقص، سیگنال بسیار قدرتمندی است و در صورت مواجه با آن توصیه می‌کنیم نسبت به آن بی‌تفاوت نبوده و حتما احتمال بازگشت روند را جدی بگیرید. به عنوان مثال می‌توانید در تصویر زیر، نمونه‌ای از سیگنال نوسان ناقص را بر روی نمودار سهام شرکت ملی صنایع مس (فملی) ملاحظه نمایید. علی‌رغم این که چندین سیگنال فروش استاندارد در طی مسیر وجود داشته‌اند اما در نهایت، سیگنال نوسان ناقص بوده که در انتهای مسیر، منجر به معکوس شدن روند صعودی نمودار گشته است.

از نگاه دیگر می‌توان گفت تشکیل دو دره متوالی بر روی RSI بگونه‌ای که دره دوم بالاتر از دره اول قرار داشته باشد، یک سیگنال مثبت بوده و می‌تواند موجب آغاز روند صعودی جدید بشود. دره اول باید درون ناحیه اشباع فروش و دره دوم بالاتر از این محدوده قرار داشته باشد.

به همین ترتیب، تشکیل دو قله متوالی بر روی RSI در انتهای یک روند صعودی، به گونه‌ای که قله دوم پایین‌تر از قله اول باشد، یک سیگنال منفی بوده و می‌تواند موجب خاتمه روند صعودی ویا آغاز روند نزولی جدید بشود، به شرطی که قله اول درون ناحیه اشباع خرید و قله دوم پایین‌تر از این محدوده قرار داشته باشد.

هرگونه تضاد رفتاری بین قیمت و اندیکاتور را اصطلاحا دیورژانس [40] یا واگرایی می‌نامیم. به عنوان مثال اگر قیمت قله‌های متوالی صعودی بسازد اما اندیکاتور برعکس عمل نموده، و قله‌هایی با ترتیب پلکانی نزولی بسازد، می‌گوییم یک دیورژانس یا واگرایی بین قیمت و اندیکاتور پدید آمده است. واگرایی‌ها انواع و معانی گوناگونی دارند و بزودی در بخش‌های بعدی این کتاب مفصلا درخصوص آنها صحبت خواهیم نمود.

لول ترانسمیتر التراسونیک چیست؟

در اندازه گیری سطح در مواردی که تماس با سطح سیال امکان پذیر نباشد، استفاده از ترانسمیترهای التراسونیک میتواند گزینه مناسبی باشد.

اساس عملکرد:

سنسورهای التراسونیک براساس ارسال موج صوتی در مسیر سطح و اندازه گیری زمان سپری شده برای بازگشت ان کار میکنند. از انجا که سرعت صوت مشخص است بااندازه گیری زمان رفت و برگشت میتوان فاصله را محاسبه کرد.

در اندازه گیری نوع التراسونیک معمولا فاصله بین محتویات مخزن و بالای ان مورد اندازه گیری قرار میگیرد. ارتفاع از کف مخزن از اختلاف بین این اطلاعات و ارتفاع کل مخزن محاسبه می شود. درصورتیکه سیال مایع باشد سیستمهایی وجود دارند که توانایی اندازه گیری ارتفاع از کف مخزن را نیز دارند.

پالس موج صدای اولیه با فرکانسی بین 5 تا40 کیلو هرتز انتقال میبابد، که البته به نوع مبدل نیز بستگی دارد. سنسور مبدل شامل یک یا چند کریستال پیزوالکتریک برای فرستادن و دریافت سیگنال صدا است. هنگامی که انرژی الکتریکی به کریستال های پیزوالکتریک اعمال میشود، انها شروع به حرکت کرده و تولید سیگنال صوت میکنند. در هنگام بازگشت موج صوتی نیز جا به جایی موج صوتی بازگشتی یک سیگنال اشکار میشود. زمان رفت و بازگشت به عنوان زمان بین ارسال و بازگشت سیگنال اندازه گیری میشود.

سیلاتی که بااین روش سطح انها اندازه گیری میشود باید قابلیت بازتابش امواج را به خوبی داشته باشد. با فرض انیکه دو محیط متفاوت داشته باشیم هنگام عبور موج صوتی از یک محیط به محیط دیگر مقداری از ان بازتابش شده و برمیگردد و درصدی از ان نیز به ماده دوم نفوذ میکند و دیگر باز نمیگردد.

در جدول زیر مقاومت صوتی مختلف درج شده است:

MATERIAL	VI	P	Z
Acetate	1.02	1.02	1.02
Acetone	1.07	1.07	1.07
Alcohol ethanol	0.95	0.95	0.95
Benzene	1.12	1.12	1.12
Benzol	1.16	1.16	1.16
Carbitol	1.431	1.431	1.431
Chloroform	1.47	1.47	1.47
Ethanol amide	1.755	1.755	1.755
Ethyl ether	0.703	0.703	0.703
Freon	1.12	1.57	1.12
Gallium at 30 degrees	17.5	17.5	17.5
Gasoline	1	1	1
Glycerin	2.34	2.34	1.26
Glycol	1.511	1.511	1480
Honey	2.89	2.89	2.89
Kerosene	1.072	1.072	1.072
Mercury at25 degrees	19.58	19.58	19.58
Oil baby	1.17	1.17	1.17
Oil corn	1.42	1.42	1.42
Oil mineral	1.19	1.19	1.19
Oil olive	1.32	1.32	1.32
Oil SAE 20	1.51	1.51	1.51
Oil silicon	0.74	0.74	0.74
Oil transformer	1.28	1.28	1.28
Trichlorethylene	1.1	1.1	1.1
Water at 20C	1.483	1.483	1.483
Water at 60C	1.55	1.55	1.55
Water salt 10%	1470
Water salt20%	1600
Water sea at 25C	1.56	1.56	1.56

تطبیق فرکانس خودکار:

برای سنسور تایید کننده موج صوتی معمولا از یک پیزوالکتریک از جنس سرامیک یا پلیمر استفاده میشود. این پیزو با نوشان در فرکانس تشدید به تولید موج فرا صوتی میپردازد. بهینه ترین فرکانس موج صوتی ارسالی برابر با فرکانس تشدیدی است که وابسته به فرستنده و کاربرد ان است. این فرکانس تشدید وابسته به غبار تشکیل شده غلظت یا حتی تغییر در دما است.

مشخصه های دقیق طراحی این نوع سنسورها به سازنده دستگاه بستگی دارد. بعضی از سازندگان ممکن است در نرخ پالس و توان ارسالی سیگنال با دیگران متفاوت باشد.

به عنوان راهنمایی فرکانس مبدل باید طوری انتخاب شود که طول موج اکوستیک ان حداقل چهاربرابر میانگین قطر ذرات اندازه گیری باشد.

جلوگیری از اکوی جعلی:

اگر چه سنسورهای التراسونیک یسیگنال خوبی برای اندازه گیری سطح تولید میکند،بااین وجو ممکن استسطح های دیگری نیز در داخل مخزن اشکار شوند.موارد دیگری که میتوانند سیگنال بازگشتنی تولید کنند عبارتنداز:ورودی ها، پرتوهای تقویت شده، موانع و درزهای جوشکاری.

برای جلوگیری از خواندن این پرتوها توسط تجهیز و به اشتبا افتادن انها میتوان اطلاعات ناشی از سیگنالها را فیلتر کرد. اگرچه سیگنالها میتوانند از موارد اشاره شده فوق منعکس شده باشند ولی مشخصات این سیگنلها متفاوت است. مهار کردن این پالسهای اشتباه برپایه تقویت استانه اشکارسازی است.

اغلب تولید کنندگان مدلهایی دارند که نقشه مخزن را میکشند و اطلاعات دیجیتالی در حافظه ذخیره میشوند.اطلاعات خوانده شده در صورتی که پاسخ نادرست دریافت شود،تصحیح میشود.

اندازه گیری حجم:

اغلب تجهیزات اندازه گیری فراصوتی مدرن میتوانند حجم را محاسبه کنند.در مواردی که مخزن دارای سطح مقطع ثابت باشد، این کار بسیار ساده است. اگر سطح مقطع متفاوت باشد به دلیل نیاز به شکل هندسی مخزن برای محاسبه حجم اندازه گیری مشکل میشود.یکی از موارد و مشکلات هنگامیکه است که مخزن شکل مخروطی یا مکعبی با تیز شدن نزدیک کف دارد.

بررسی انتخاب:

*فاصله ای که اندازه گیری میشود:

تجهیز التراسونیک باید قادر باشد فاصله مدنظر را پوشش دهد. این موضوع در مشخصات فنی ان درج شده است. توجه شود که مشخصات عمومی مربوط به هوای تمیز و سطح صاف است. دلیل تفاوت در محدوده فاصله واضح است زیرا سیستمی که برای فاصله های کوتاه طراحی شده است برای فاصله های طولانی تر مفید نیست.

به طور مشابه سیستم هایی با توان بالاتر برای فاصله های کوتاه مناسب نیستند زیرا باعث ایجاد سیگنالهای بازگشتنی خیلی بیشتری شده و نویز تولیدی باعث خطا در اندازه گیری میشود. باید توجه کرد که سیستم های جدید دارای گین متغیر خودکار هستند تا مقدار توان لازم را تخمین بزنند. تغیرات دمایی، غبار،کثیفی و میعان صورت گرفته روی سنسور مانع کارکردصحیح تجهیز می شوند.

*سطح مواد:

نیاز اساسی در این نوع سیستم اندازه گیری این است که قسمتی از سیگنال ارسالی از سطح مواد برگردد تا بتوان ان را اندازه گیری کرد.سطوحی با مجزایی بیشتر موجب دقت و اطمینان مقدار بیشتراندازه گیری شده میشوند.

عواملی که باعث از بین رفتن وضوح سطوح میشوند عبارتنداز:

*لایه ای از کف و پف در سطح مایع

*خردهای نرم و کوچک روی مواد اولیه حجیم

*ابر غباری تولید شده در اثر انتقال کانه و سنگ معدن.

درمورد مایعات انتخاب هایی وجود دارند که امکان اندازه گیری از کف مخزن را مهیا میسازند، البته در این حالت نیاز به نصب تجهیزی مکانیکی است تا کف و پف را از بین ببرد. در مواردی که جا به جایی مواد جامد وجود دارد و ممکن است ابرهای تولیدی انها ایجاد مشکل کند میتوان از روش استخراج گرد و غبار یا انتظار برای نشست استفاده کرد. وجود ناچیز وضعیت های فوق عموما تاثیری در اندازه گیری نمیگذارد.

*اوضاع محیطی:

از انجایی که سیگنال فراصوتی باید از هوا عبور کند، باید وضعیت و فاکتورهایی مثل غبار،بخار، فشار، دما و گاز بررسی شود.

*نویزهای صوتی:

شکل رایج نویز صوتی هنگام تخلیه سنگ معدن از کامین یا بارکش به مخازن و قیف ایجاد میشود. نویز تولید شده از انتخاب کانیها میتواند برسیگنال بزگشتنی تاثیرگذاشته و کیفیت ان را کاهش دهد.

عموما سیستم های اندازه گیری فراصئتی تحت تاثیر فشار قرار نمیگیرند. محدودیت های این حالت بخاطر محدودیت های مکانیکی تجهیزات در توانایی ارسال انرژی صوتی است. یک محدودیت در مخازن تحت فشار این است که به دلیل بسته بودن کامل انها امکان ایجاد مشکل در اثر انعکاس های چند دفعه ای موج وجود دارد.

تغییرات دما برسرعت موج صوتی و درنتیجه در زمان رفت و برگشت ان موثر است. در این حالت استفاده از سنسور دما امکان تصحیح خطا را میسر میسازد. اشتبا درمواردی رخ میدهد که در فاصله اندازه گیری شده گرادیان دما متغیر باشد.

کاربرد تجهیزات فراصوتی با دمای 170 درجه با رفع محدودیت های اعمالی در ساخت بدنه مبدل امکان پذیر است.

توصیه اصلی در مورد اندازه گیری با تکنولوژی فراصوتی بررسی استفاده از سنسورهای مجزای دما است. به خصوص در مواردی که تغیرات زیاد دما باعث تغییر دمای مایعات از گرم به داغ میشود.

این نوع اندازه گیری به سرعت صوت وابسته است.سرعت صوت فقط با تغییر دما تغییر نمیکند بلکه با تغییر در محیط انتقال و واسطها نیز تغییر میکند.بنابراین سرعت صوت در گازها و بخارهای مختلف متفاوت است.

سرعت صوت در 0 درجه سانتی گراد	گاز
331	Ammonia
415	Carbon Dioxide
259	Ethylene
965	Helium
206	Hydrogen chloride
430	Methane
334	Nitrogen
316	Oxygen
213	Sulphur Dioxide

از انجایی تجهیز فراصوتی برای اندازه گیری سطح استفاده میشود باید مسیر اندازه گیری مسدود نباشد تا اطمینان حاصل شود که سیگنال بازگشتی نشان دهنده سطح واقعی است. باید سطح کف مخزن دارای زاویه ای باشد که سیگنال بازگشتی از ان مستقیما به فرستنده برگردد، در این صورت اندازه گیری صحیح است. اگر زاویه کف مخزن به صورتی باشد که سیگنال بازگشتی پس از چندین برخورد با دیواره به سمت تجهیز اندازه گیری شده اشتباه است.

پرتوی فراصوتی نمیتواند باریک باشد اما میتوان از مخروطی های کانونی کننده استفاده شود.

تمام سنسورها دارای ناحیه مرده یا فاصله خالی هستند که در این ناحیه نمیتوانند هیچ موج صوتی را حس کنند. این فاصله مطابق با طول موج سیگنال فرستاده شده است و این کار مانع از اشکار شدن سیگنال ارسالی به عنوان سیگنال بازگشتی میشود.

*خود تمیز کننده:

در مواردی که امکان ترشح و لکه دارشدن وجود دارد پروبهای خود تمیزکننده لازم است. در این حالت مایع یا غبار در تماس با سطح فعال مبدل اصطلاحا اتمیزه میشود و به ذرات بسیار ریزی تبدیل میشود.

این ویژگی، پروبهای خود تمیز کننده را نسبت به جمع شدن مواد مقاوم کرده و باعث کاهش نیاز به فعالیت های تعمیر و نگه داری میشود.

تکنیک های نصب:

اگر در هنگام اندازه گیری در هوا غبار وجود داشته باشد سیگنال ارسالی تغصیف زیادی داشته و بخش اشکار کننده در مشخص کردن ارتفاع و سطح دچار مشکل میشود. توان سیگنال و فرکانس ان دو عنصر اصلی سیگنال فراصوتی میباشد اگرچه فرکانس های پایین تر صوتی کمتر به وسیله غبار تضعیف میشوند. ولی باعث ایجاد طنین و پیچیدن داخل مخزن شده و اکوی تولیدی انها کوچک میشود.

یک راه حل در اندازه گیری سطح در این نوع فرایند استفاده از سیگنال فرکانس بالا با قدرت اکوستیک بالا است.

یک راه حل رایج برای رفع مشکلات سنسور فراصوتی جابه جایی موقعیت ان میباشد.

مزایا

*نداشتن تماس با مواد

*مناسب برای طیف وسیعی از مایعات و مواد توده ای

*کارایی قابل اطمینان در سرویس های سخت

*نداشتن قسمت متحرک

*اندازه گیری بدون تماس فیزیکی

*قرار نگرفتن تحت تاثیر چگالی، رطوبت و رسانایی

*دقت 0.25 درصد با تخمین دما و خوده کالیبره کردن.

معایب

*مواد باید به خوبی موج صوتی را بازگرداند و جاذب ان نباشد

*مواد باید لایه ای کاملا مجزا برای اندازه گیری داشته باشد و این لایه نباید شامل کف، پف یا قلق کردن سیال باشد.

ماموریت دو بالگرد ناسا به مریخ اعلام شد

ناسا روز گذشته اعلام کرد که در سال ۲۰۲۷ دو بالگرد دیگر را به مریخ خواهد فرستاد تا نمونه‌های سنگ و خاک سیاره سرخ را جمع آوری و تا سال ۲۰۳۳ به زمین بازگردانند.

ناسا چهارشنبه اعلام کرد که قصد دارد در سال ۲۰۲۷ دو بالگرد (هلی‌کوپتر) کوچک دیگر را به مریخ بفرستد تا نمونه‌هایی از سیاره سرخ جمع‌آوری کنند و به زمین بیاورند. پس از ارسال این نمونه‌ها به زمین، آن‌ها برای بررسی نشانه‌های باستانی حیات، مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهند گرفت.

این بالگرد‌ها مانند بالگرد مریخی نبوغ (Ingenuity) طراحی خواهند شد، اما دارای چرخ‌ها و بازو‌های قدرتمندتری خواهند بود و این امر به آن‌ها کمک می‌کند تا سنگ‌ها و خاک مریخ را جمع‌آوری کنند. سپس نمونه‌ها توسط ماموریت بازگشت نمونه مریخ (MSR) جمع‌آوری می‌شود. اگر مریخ‌نورد استقامت (Perseverance) خراب شود، این دو بالگرد، نمونه‌ها را روی موشک بازگشتی به زمین حمل خواهند کرد.

جف گراملینگ، مدیر برنامه بازگشت نمونه مریخ ناسا در بیانیه‌ای گفت: ما اطمینان داریم که می‌توانیم برای بازگرداندن نمونه‌ها روی استقامت حساب کنیم و بالگرد‌ها را تنها به عنوان یک وسیله پشتیبان اضافه کرده‌ایم.

این نمونه‌ها که تعداد آن‌ها ۳۰ مورد است، قرار است در یک ماموریت مشترک با آژانس فضایی اروپا به زمین بازگردانده شوند. آژانس فضایی اروپا قصد دارد مدارگرد بازگشتی زمین (Earth Return Orbiter) و سطح‌نشین بازیابی نمونه (Sample Retrieval Lander) را به همراه این بالگرد‌های جدید در پاییز ۲۰۲۷ به فضا پرتاب کند.

سطح‌نشین بازیابی نمونه، دو بالگرد جدید را همانطور که مریخ‌نورد استقامت، بالگرد مریخی نبوغ را در خود جای داد، با خود حمل خواهد کرد. از آن زمان تاکنون، بالگرد مریخی نبوغ ۲۹ پرواز موفقیت‌آمیز انجام داده است و مریخ‌نورد استقامت نیز ۱۱ نمونه را جمع‌آوری کرده است.

بالگرد مریخی نبوغ

بالگرد مریخی نبوغ بیش از یک سال پیش، نخستین پرواز خود را روی مریخ انجام داد و داستان خود را از آن زمان، به داستان یک بالگرد کوچک در دنیای واقعی تبدیل کرد که توانایی‌های زیادی دارد.

بالگرد مریخی نبوغ به سیاره سرخ سفر کرد، به مریخ‌نورد استقامت ناسا متصل شد و هر دو در فوریه گذشته به "دهانه جیزرو" (Jezero crater) رسیدند. بالگرد نبوغ حدود شش هفته بعد، کاری را آغاز کرد که قرار بود تنها یک نمایش فناوری ۳۰ روزه باشد تا ببیند آیا پرواز کردن در جو مریخ امکان‌پذیر است یا خیر.